炭素ナノ空間で発現する特異な電子・磁気機能物質

在碳纳米空间开发的独特电子和磁性功能材料

基本信息

批准号：
19051006
负责人：
榎敏明
金额：
$ 23.04万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノグラファイトの3次元無秩序ネットワークからなる多孔性炭素、活性炭素繊維を用い以下の実験を行った。(1)活性炭素繊維ナノポアへのHCl、HNO_3の吸着に伴うエッジ状態スピンの挙動の変化を調べた。酸化力のないHClの吸着では、吸着によって凝集したHCl分子の機械的な力でナノグラファイトが押しつぶされ、エッジ状態スピン間に強い反強磁性相互作用が働くことが明らかとなった。酸化力のある濃HNO_3の吸着では、最初、HNO_3分子はナノグラファイト最表面のナノグラフェンに吸着して電荷移動相互作用をし、次のステップでは、ナノグラフェン・シート間にHNO_3は入り込んで電荷移動を行う。その結果、HNO_3吸着に伴う2段階のエッジ状態スピン濃度の変化が観測された。薄HNO_3の吸着では最初ナノグラファイト最表面のナノグラフェンとの電荷移動が起こり、その後、共存する水分子によりHNO_3はブロックされてナノグラフェン層間には入り込むことができず、HCl同様にナノボアへの凝集分子(HNO_3,H_2O)による機械的な力が磁性の変化をもたらすことが明らかとなった。(2)端をスルホン化したナノグラフェンからなる活性炭素繊維を作製し、水吸着の吸着等温線と磁化率の測定を行った。スルホン化ナノグラファイト系では、無処理ナノグラファイトに比べて、水吸着は低蒸気圧から進行し、明確な水吸着の閾蒸気圧は確認できなかった。磁化率から求めた磁気モーメントは水吸着により減少することが明らかとなった。この減少は無処理ナノグラファイト系に比べ、はるかに大きく、スルホン化によって端の親水性が増加したものと思われる。

以下实验是使用由纳米石墨的三维无序网络组成的多孔碳和活性碳纤维进行的。 (1)我们研究了由于HCl和HNO_3吸附到活性炭纤维纳米孔中导致的边缘态自旋行为的变化。在没有氧化力的HCl吸附中，纳米石墨被吸附聚集的HCl分子的机械力压碎，并且揭示了边缘态自旋之间发生强反铁磁相互作用。在具有氧化能力的浓HNO_3的吸附中，HNO_3分子首先吸附到纳米石墨最外表面的纳米石墨烯上并进行电荷转移相互作用，下一步，HNO_3进入纳米石墨烯片之间并进行电荷转移。结果，由于 HNO_3 吸附，观察到边缘态自旋浓度发生两步变化。当稀薄的HNO_3被吸附时，首先在纳米石墨最外表面的纳米石墨烯之间发生电荷转移，然后HNO_3被共存的水分子阻挡而无法进入纳米石墨烯层间，并且像HCl一样，分子聚集到纳米孔中（已经清楚HNO_3、H_2O)引起的机械力会引起磁性的变化。 (2)制备了末端磺化纳米石墨烯活性炭纤维，并测定了吸附等温线和水吸附磁化率。在磺化纳米石墨体系中，水吸附是在比未处理的纳米石墨更低的蒸气压下进行的，并且无法确定水吸附的明确阈值蒸气压。结果表明，根据磁化率计算出的磁矩由于吸水而降低。这种降低比未经处理的纳米石墨体系要大得多，并且似乎由于磺化而导致边缘的亲水性增加。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Edge State and Unconventional Magnetic Properties of Nanographite

纳米石墨的边缘态和非常规磁性能

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kouichi;Okada・Frederic;Marion-Poll・Teiichi;Tanimura;Kazuyuki Takai;Toshiaki Enoki;K. Takai et. al.;K Sugihara et. al.;K Takahara et. al.;榎敏明;榎敏明;小林陽介;Toshiaki Enoki;榎敏明
通讯作者：
榎敏明

ナノカーボンハンドブック

纳米碳手册

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮澤薫一;他多数共著
通讯作者：
他多数共著

グラファイトのジグザグ端とアームチェア端のSTM/STS観察

石墨之字形边缘和扶手椅边缘的STM/STS观察

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
炭素 228
影响因子：
0
作者：
Kouichi;Okada・Frederic;Marion-Poll・Teiichi;Tanimura;Kazuyuki Takai;Toshiaki Enoki;K. Takai et. al.;K Sugihara et. al.;K Takahara et. al.;榎敏明;榎敏明;小林陽介
通讯作者：
小林陽介

Magnetotransport of nanoporous nanographite domein network and its oxgen-adsorption effect

纳米多孔纳米石墨穹窿网络的磁输运及其吸氧效应

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
J. Phys. Chem Solids 69
影响因子：
0
作者：
島田秀樹;et.al.;Ko Sugihara
通讯作者：
Ko Sugihara

Host-guest interaction effect on electron transport in disordered network of nanogpaphite domains

主客体相互作用对纳米石墨烯域无序网络中电子传输的影响

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Phy. Rev. B 75(20)
影响因子：
0
作者：
Kouichi;Okada・Frederic;Marion-Poll・Teiichi;Tanimura;Kazuyuki Takai;Toshiaki Enoki;K. Takai et. al.;K Sugihara et. al.
通讯作者：
K Sugihara et. al.